高墩大跨度连续刚构桥稳定性研究-桥梁与隧道工程专业论文.docxVIP

唧Y 唧Y邶1 删8 舢8啪4M3 删5惴2 The Stability Research on High·—pier Large·—span Continuous Rigid Frame B ridge by LIN Yun B．E．(Changsha University of ScienceTechnology)2008 A dissertation submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree o f Master of Engineering Bridge and Tunnel Engineering Changsha University of ScienceTechnology Supervisor Professor Li Chuanxi May,201 1 长沙理工大学学位论文原创性声明 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律后果由本人承担。 作者签名： 稍弓 日期：纠1年，月乃日 d 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中 国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。 本学位论文属于 1、必威体育官网网址0，在 年解密后适用本授权书。 2、不必威体育官网网址口。 (请在以上相应方框内打“√’’) 作者签名： 日期：少I＼年岁月 够日 导师签薏：黝习日期：jOl1年岁月 叶El 摘 摘 要 从桥梁建设史上可以看到，世界上曾经发生过不少桥梁因失稳而丧失承载能 力的事故。连续刚构桥由于大多采用高桥墩和薄壁截面形式，因此其稳定问题和 强度问题一样，是结构设计计算中不可忽略的关键问题之一。同时，国内桥梁设 计规范中并没有明确给出连续刚构桥稳定性的安全系数，因此此类桥型的稳定问 题有待进一步研究。本文在分析国内外稳定理论发展历程以及现状的基础上，对 高墩大跨度连续刚构桥的稳定性展开了多方面的研究。 首先，介绍了用能量原理推导高桥墩临界荷载的计算公式，以及运用突变理 论解释压弯构件跳跃性失稳问题。 其次，本文以湖南省汝城至郴州高速公路上的一座最大墩高为127．5m的特 大连续刚构桥——山店江大桥为工程背景，先采用有限元程序MIDAS．CIVIL进 行了第一类稳定问题研究；采用有限元程序ANSYS进行第二类稳定问题研究。 第一类稳定研究结果表明：最大悬臂阶段是桥梁施工及运营过程中稳定最不利的 阶段。第二类稳定分析中着重选取了稳定最不利的最大悬臂阶段，分别采用梁单 元模型与实体单元模璎进行稳定分析，分析结果表明：1)．两类模毽考虑了几何非 线性和材料非线性以后，结构的极限荷载远小于线性分析的结果，说明线性稳定 分析得到的结果比较保守，不宜作为工程分析中的判别依据。2)．考虑双重非线性 比仅考虑几何非线性的极限荷载小，说明对结果进行非线性稳定分析时，有必要 考虑材料的弹塑性影响。 接着，本文对影响高墩大跨连续刚构桥稳定性的因素进行研究，结果表明： 1)高墩不同的截面形式对稳定性有很大影响。2)随着高墩长细比的增大，其稳 定性逐渐减低。当长细比增大到30时，此时构件接近细长柱，对稳定很不利，工 程中应当尽量避免。3)双肢墩间的横系梁设置数目及位置对稳定性也有一定影响。 研究山店江大桥的结果表明在墩高二分点位置设置一道横系梁最优。4)双肢墩间 距对稳定性也有一定影响，但影响不大。5)高墩所采用的混凝土强度等级对稳定 性也有影响。研究发现混凝土标号增大4个级别，稳定系数增大不明显，说明用 提高材料强度的方法增大稳定性的效率并不高。 最后，本文以汝城至郴州高速公路8跨一联的连续刚构桥文明特大桥为工程 背景，拟定了三种合拢顺序(合拢方案)分析多跨连续刚构桥合拢顺序对结构应力、 累积位移及稳定性的影响。分析结果表明：1)三种方案的应力均呵接受，方案一 的截面最大拉压应力略小。2)合拢顺序对成桥状态毛梁累积位移有较大影响，说 明一旦合拢顺序确定，相应挂篮悬臂施工过程中的立模标高也确定，不得随意更 改。3)三种方案合拢过程中的结构稳定性均能满足要求。 关键词：高墩；连续刚构；突变理论；非线